Компьютерный коронавирус

Зная последовательность генома SARS-CoV-2 (2019-nCoV), можно создать синтетическую версию вируса для исследовательских целей. Это планирует сделать группа из Школы глобального здравоохранения Университета Северной Каролины во главе с Ральфом Бариком.

Изображение:

Вирус SARS-CoV-2. Просвечивающая электронная микроскопия.

Credit:  NIAID-RML

Первый геном SARS-CoV-2 китайские ученые опубликовали в начале января 2020 года. Сразу начались его активные исследования: построение филогенетических деревьев, поиск возможных источников вируса, определение структуры белков. Это были исследования in silico — в компьютере. Однако последовательность нуклеотидов, записанную в файл, можно превратить в реальную молекулу ДНК; существует множество фирм, которые принимают такие заказы, например, Integrated DNA Technology, Twist Bioscience, Atum. Исследователи по всему миру начали заказывать гены нового коронавируса, чтобы экспрессировать белки вируса и начать их изучение, не дожидаясь, когда удастся получить культуру. Стоимость синтеза довольно высока (тысячи долларов), но таким образом можно получить и полный геном вируса, и в итоге жизнеспособный вирус.

Сделать это намного проще, чем получить живую клетку с синтетическим геномом. Еще в 2002 году команда из Университета штата Нью-Йорк заказала синтез генома вируса полиомиелита и создала вирус, почти неотличимый от природного и способный убивать мышей. Это эффективный способ изучения новых вирусов, вызвавших внезапную вспышку: геномные последовательности в цифровом виде пересылать проще, чем нуклеиновые кислоты или культуру вируса.

Лаборатория Ральфа Барика в Северной Каролине специализируется на инженерных вирусах, не встречающихся в природе. В 2008 году у них была публикация под названием «Синтетические рекомбинантные SARS-подобные коронавирусы летучих мышей, способные инфицировать культивируемые клетки и мышей». Вирусы были сконструированы с целью исследования межвидовой передачи патогенов. Тем не менее в 2014 году Национальные институты здравоохранения заморозили финансирование нескольких лабораторий, в том числе Барика, предположив, что такие исследования могут быть опасными. Позднее финансирование возобновили.

Барик в телефонном интервью MIT Technology Review сказал, что его команда разместила заказ на последовательности ДНК, совпадающие с геномом вируса, еще в январе. Они сравнили несколько доступных последовательностей, которые немного отличались от последовательностей SARS-CoV-2, и выбрали консенсусную версию для синтеза. ДНК они получат в течение месяца; на ее матрице синтезируют РНК (SARS-CoV-2 имеет РНК-геном) и введут ее в клетки, которые начнут производить вирусные частицы.

Барик говорит, что образцы живого вируса, полученные от пациентов, до сих пор доступны не всем, так что синтетический вирус — хорошая альтернатива. Настоящий и синтетический вирус должны быть очень сходными. Кроме того, у синтетического будет «копия на диске» — ДНК-геном, что позволит сколько угодно раз возвращаться к исходной версии. 

Сейчас многие биотехнологические компании, правительственные учреждения и университеты начали заказывать физические копии генов SARS-CoV-2. «Это был довольно резкий скачок, начиная с публикации генома, — говорит Адам Клоре, технический директор по синтетической биологии в Integrated DNA Technology, одной из крупнейших компаний, которые продают ДНК. — Это высокий приоритет. Есть ряд учреждений, которые посвящают почти всю свою энергию работе над обнаружением или вакцинами». Однако лаборатория Барика — пока единственная в США, которая заказывает полный геном, а не один-два гена.

Понятны опасения, связанные с биобезопасностью: что, если террористы захотят таким образом получить вирус оспы или другого смертельного заболевания? Технически это возможно: например, в 2005 году исследователи из Центров США по контролю и профилактике заболеваний (CDC) воссоздали вирус «испанского гриппа», который убил десятки миллионов людей в 1918-1919 годах.

Пока только очень немногие научные центры могут синтезировать вирус; нет никаких шансов, что это будет сделано в «гаражной лаборатории». Тем не менее компании, которые производят ДНК, несколько лет назад приняли решение ограничить доступ к опасным генам и договорились сравнивать поступающие заказы с базой данных, содержащей около 60 смертельных микробов и токсинов; такие ДНК-последовательности могут получить только специально уполномоченные лаборатории.

По поводу SARS-CoV-2 International Gene Synthesis Consortium заявляет, что к новому вирусу следует относиться так же, как к вирусу атипичной пневмонии (SARS): любой, кто хочет получить синтетическую копию полного генома, должен пройти проверку и доказать, что он зарегистрирован в CDC для такой работы. По количеству летальных исходов новый коронавирус уже сейчас опережает SARS: 2130 летальных исходов на 19 февраля, при том, что от атипичной пневмонии умерло 774.

Тем не менее США еще не включили новый вирус в список особо опасных. По словам Барика, такие решения «не принимаются во время расширяющейся вспышки, поскольку замедляет исследования».

Еще одна проблема — теории заговора. Возможность синтезировать вирусы порождает слухи о синтетическом происхождении самого SARS-CoV-2, о том, что это биооружие. Слухи вызвали дипломатический инцидент, когда их повторил в Конгрессе США сенатор от республиканской партии Том Коттон. Более двух десятков исследователей в области здравоохранения подписали опубликованное в The Lancet письмо, в котором осуждают теории заговора и поддерживают китайских коллег. Авторы письма отмечают, что исследователи «из разных стран опубликовали и проанализировали геномы [SARS-CoV-2], и они в подавляющем большинстве заключают, что этот коронавирус имеет природное происхождение».

Источник

Antonio Regalado. // Biologists rush to re-create the China coronavirus from its DNA code. // MIT Technology Review, 2020.

Добавить в избранное

Вам будет интересно